周鳳龍本科畢業(yè)設(shè)計開題報告

本科畢業(yè)設(shè)計開題報告課題名稱一類模具標(biāo)準(zhǔn)件慣性摩擦焊機床設(shè)計學(xué)號 20052116 姓名 專業(yè) 機械工程及自動化 指導(dǎo)教師 評閱教師 開題時間 2009年4月2日東北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院一、立論依據(jù)本課題的目的和意義利用摩擦熱焊接起源于一百多年前，此后經(jīng)半個多世紀(jì)的研究發(fā)展，摩擦焊技術(shù)才逐漸成熟起來，并進入推廣應(yīng)用階段。自從20世紀(jì)50年代摩擦焊真正焊出合格焊接接頭以來，就以其優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、環(huán)保的突出優(yōu)點而受到所有工業(yè)強國的重視。我國的摩擦焊研究始于1957年，發(fā)祥地是哈爾濱焊接研究所，同時也是世界上最早開展摩擦焊研究的幾個國家之一，48年來取得了很多引人注目的成果。摩擦焊有以下優(yōu)點1焊接質(zhì)量好而且穩(wěn)定2焊接生產(chǎn)效率高3生產(chǎn)費用低4能焊接異種鋼和異種金屬5摩擦焊機容易實現(xiàn)機械化自動化。6操作簡單容易掌握和維修7工作場地衛(wèi)生，沒有火花弧光和有害氣體我國現(xiàn)有六百余臺摩擦焊機，絕大部分是連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機。近年來由于加強了與德國KUKA、日東株氏會社、美國MTI公司等摩擦焊機制造公司的交流與引進樣機，焊機先后采用了液壓馬達驅(qū)動的主軸系統(tǒng)，串聯(lián)軸承組一一平衡油缸液力平衡旋轉(zhuǎn)活塞，多片式粉末冶金涂層離合器，滾動導(dǎo)軌和可編程序控制器（PLC）控制等多項先進技術(shù)，使焊機制造水平有了較大的提高。由此可見摩擦焊機是一種涉及機械，電工電子，液壓等多方面技術(shù)的焊接機械，此次我所設(shè)計的是慣性摩擦焊接，針對的是一類模具標(biāo)準(zhǔn)件的焊接，其中包括摩擦工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，機床的整機構(gòu)型設(shè)計，動力學(xué)分析，慣性主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計，工件自動化夾具設(shè)計，液壓和plc系統(tǒng)設(shè)計等。其涉及內(nèi)容全面，包含機，電，液等多個方面，系統(tǒng)性強，其意義是對大學(xué)四年所學(xué)知識做出總結(jié)和升華，并初步體會和實踐機械設(shè)計的過程和方法，提高科研能力，培養(yǎng)獨立分析解決問題和設(shè)計裝備的能力，對后續(xù)的研究生階段有良好的延續(xù)性和啟迪性二、文獻綜述國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動態(tài)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，摩擦焊技術(shù)在國內(nèi)目前已經(jīng)具備了包括工藝、設(shè)備、控制、檢驗等整套完備的專業(yè)技術(shù)規(guī)模，并且在基礎(chǔ)理論研究上也形成了一定的獨立體系。目前我國摩擦焊技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，可焊接直徑3.0?120mm的工件以及8000mm的大截面管件，同時還開發(fā)了相位焊和徑向摩擦焊技術(shù)，以及攪拌摩擦焊技術(shù)。我國現(xiàn)有六百余臺摩擦焊機，絕大部分是連續(xù)驅(qū)動摩擦焊機。近年來由于加強了與德國KUKA、日東株氏會社、美國MTI公司等摩擦焊機制造公司的交流與引進樣機，焊機先后采用了液壓馬達驅(qū)動的主軸系統(tǒng)，串聯(lián)軸承組一一平衡油缸液力平衡旋轉(zhuǎn)活塞，多片式粉末冶金涂層離合器，滾動導(dǎo)軌和可編程序控制器（PLC）控制等多項先進技術(shù)，使焊機制造水平有了較大的提高。面對國內(nèi)市場的需要，摩擦焊機的生產(chǎn)也在向系列化方向發(fā)展，目前國內(nèi)生產(chǎn)的焊機最大噸位是1250kN，最小是5KN?？傊?，在國內(nèi)的焊機系列中，變型少，品種也比較單一，還沒有巨型機和微型機。與焊機相配套的去飛邊裝置，自動上下料裝置，焊后熱處理，無損檢測裝置等雖有不同的類型，但是這些還比較專業(yè)化，沒有形成標(biāo)準(zhǔn)通用的系列，有待不斷的完善。我國也有了自己的摩擦焊機行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，隨著制造技術(shù)的提高，這個標(biāo)準(zhǔn)也將有待向著較高水平方向修訂。隨著摩擦焊技術(shù)的廣泛應(yīng)用，摩擦焊設(shè)備也得到了迅速的發(fā)展，2000年不完全統(tǒng)計全世界共有5000多臺摩擦焊機用于焊接生產(chǎn)。為了適應(yīng)大型和特殊部件的焊接，要研制我國的大型和微型的摩擦焊機。為適應(yīng)特種用途還要開發(fā)慣性摩擦焊、徑向摩擦焊，攪拌摩擦焊、雙頭摩擦焊，立式摩擦焊及水下摩擦焊等多種特種摩擦焊機。在制造及監(jiān)控技術(shù)方面要本著柔性和自動化來設(shè)計。焊機可附加很多自動化設(shè)備和加工裝置，從而創(chuàng)造出一個高度柔性和自動化的完整系統(tǒng)，以適應(yīng)用戶的各種要求。為強化焊接過程質(zhì)量保證，除了時間控制、變形量控制、能量控制外，還要開發(fā)特殊過程控制技術(shù)。如摩擦扭矩和聲發(fā)射監(jiān)控技術(shù)等。為了適應(yīng)焊接生產(chǎn)的自動化要求，要加強相關(guān)技術(shù)及外圍設(shè)備的研究。如不同類型的去飛邊裝置、機器人或其他上下料裝置、熱處理及無損檢驗技術(shù)，工件可在焊前或焊后在焊機上進行機加工，有的甚至可進行CNC加工。使之在生產(chǎn)線上可靠運行。還可與柔性制造系統(tǒng)（FMS）配合使用。所閱文獻的查閱范圍及手段圖書館圖書借閱和網(wǎng)絡(luò)資源利用主要網(wǎng)址有：///google搜索/參考文獻孫志禮，冷興聚，魏延剛，曾海泉機械設(shè)計沈陽：東北大學(xué)出版社2000中國機械工程學(xué)會焊接學(xué)會著焊接手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1992鞏云鵬，田萬祿，張祖立，黃秋波機械設(shè)計課程設(shè)計沈陽：東北大學(xué)出版社2000宋錦春 液壓與氣壓傳動北京：高等教育出版社2001焊機手冊美國焊接學(xué)會著清華大學(xué)譯北京：機械工業(yè)出版社1986才萌先等著摩擦焊 北京：機械工業(yè)出版社1983哈爾濱焊接研究所著電子束焊接和摩擦焊接的應(yīng)用北京：機械工業(yè)出版社1975才萌先.摩擦焊［M］ 北京：機械工業(yè)出版社，1983哈爾濱焊接研究所著.電子束焊接和摩擦焊接的應(yīng)用，北京：機械工業(yè)出版社,1975化學(xué)工業(yè)出版社著.機械設(shè)計手冊軟件版，北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2008陳心昭，權(quán)義魯.現(xiàn)代機床實用設(shè)計手冊（上）［M］，北京：機械工業(yè)出版社,2006陳心昭，權(quán)義魯.現(xiàn)代機床實用設(shè)計手冊（下）［M］北京：機械工業(yè)出版社,2006三、研究內(nèi)容課題的構(gòu)想與思路主要通過焊接工藝參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計，得出其最優(yōu)解為焊機參數(shù)確定及結(jié)構(gòu)設(shè)計提供依據(jù)，繼而用pro/e完成整機結(jié)構(gòu)設(shè)計。本課題擬通過對摩擦焊工藝優(yōu)化分析，進而確定焊機工作參數(shù)，完成焊機結(jié)構(gòu)設(shè)計，最后對焊機的液壓及控制系統(tǒng)進行設(shè)計，提出工作要求。內(nèi)容涉及機電液3方面，對應(yīng)用大學(xué)所學(xué)知識，培養(yǎng)解決問題和獨立設(shè)計能力有很大幫助。主要設(shè)計內(nèi)容（1） 完成焊接工藝參數(shù)優(yōu)化設(shè)計對系統(tǒng)進行工藝參數(shù)優(yōu)化，得出最優(yōu)解進而進行焊機參數(shù)確定與結(jié)構(gòu)設(shè)計。（2） 完成摩擦焊機設(shè)計工作涉及摩擦焊機機電液系統(tǒng)的設(shè)計，電動機，軸承的選型，夾頭機構(gòu)及尺寸的確定，機身，拉桿等結(jié)構(gòu)形式及尺寸的確定，其余尺寸還有基礎(chǔ)設(shè)計，參考機械設(shè)計手冊，焊接工程師手冊；完成液壓系統(tǒng)圖的設(shè)計，液壓元件的選型，以及給出控制系統(tǒng)要求，作出控制系統(tǒng)時序圖。擬解決的關(guān)鍵技術(shù)主要解決的問題是：對摩擦焊工藝參數(shù)進行優(yōu)化，確定焊機主要參數(shù)將焊接系統(tǒng)簡化為為力學(xué)模型，進行動力學(xué)分析。系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計總體設(shè)計方案?完成焊機工藝參數(shù)優(yōu)化?通過動力學(xué)分析，完成設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計?完成系統(tǒng)的液壓及控制系統(tǒng)設(shè)計

五、工作計劃序號階段及內(nèi)容工作量估計（時數(shù)）起止日期階段成果形式1確定課題，查閱相關(guān)資料801-2周了解齒輪軸系的設(shè)計分析2了解課題思路，明確方案803-4周了解設(shè)計工作的整體過程3利用所學(xué)及所查